超声波流量传感器及超声波流量计的制作方法

本实用新型涉及超声波传感器技术领域，尤其涉及一种超声波流量传感器及超声波流量计。

背景技术：

超声波流量计是一种根据流体流动时超声波束的传播速度变化测量流体体积的装置，其中，超声波流量传感器是超声波流量计的核心部件。由于超声波声速具有随着液体温度变化而变化的特性，温度变化对超声波流量计的测量精度有较大的影响。传统的，通过在超声波流量计的管体中开孔装配测温探头，以满足测量超声波流量计的管体中流体温度的要求。但是，采用上述方式，超声波流量计的结构较为复杂，并且在管体中插入测温探头会对流场造成的影响。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种超声波流量传感器及超声波流量计，该超声波流量传感器及超声波流量计的测量精度较高、结构简单。

其技术方案如下：

一种超声波流量传感器，包括外壳体以及设置在所述外壳体内的换能元件、测温探头、连接线和PCB板，所述连接线连接所述换能元件和所述PCB板，所述测温探头的引出线与所述PCB板连接，所述测温探头的头部外侧设有导热元件。

在其中一个实施例中，所述超声波流量传感器还包括灌封胶层，所述外壳体包括底座壳体以及与所述底座壳体密封连接的基座壳体，所述底座壳体靠近所述基座壳体的第一端设有第一安装腔体，所述换能元件设置在所述第一安装腔体中，所述基座壳体远离所述底座壳体的第一端设有第二安装腔体，所述PCB板设置在所述第二安装腔体中，所述灌封胶层设置在所述基座壳体的第一端，将所述PCB板密封在所述基座壳体内。

在其中一个实施例中，所述测温探头的头部位于所述换能元件与所述底座壳体的侧壁之间，所述基座壳体上设有过线孔，所述测温探头的引出线穿过所述过线孔与所述PCB板连接。

在其中一个实施例中，所述基座壳体的第二端设有用于伸入所述第一安装腔体内的凸台，所述凸台上设有与所述换能元件匹配的第三安装腔体以及与所述测温探头的头部匹配的避让缺口，所述换能元件位于所述第三安装腔体中，所述底座壳体的第一端边缘设有与所述基座壳体的第一端匹配的安装板，所述底座壳体的第一端与所述基座壳体的第二端密封连接。

在其中一个实施例中，所述超声波流量传感器还包括缓冲垫，所述缓冲垫设置在所述第三安装腔体中，且所述缓冲垫位于所述换能元件与所述基座壳体之间。

在其中一个实施例中，所述超声波流量传感器还包括第一双面胶贴，所述第一双面胶贴的一个侧面粘贴在所述第一安装腔体的底面上，所述换能元件粘贴在所述第一双面胶贴的另一个侧面上。

在其中一个实施例中，所述超声波流量传感器还包括第二双面胶贴，所述第二双面胶贴的一个侧面粘贴在所述第二安装腔体的底面上，所述PCB板粘贴在所述第二双面胶贴的另一个侧面上。

在其中一个实施例中，所述超声波流量传感器还包括串口信号线和从探头信号线，所述串口信号线的一端与所述PCB板连接，所述串口信号线的另一端用于连接显示器，所述从探头信号线的一端与所述PCB板连接，所述从探头信号线的另一端用于连接从探头流量传感器。

在其中一个实施例中，所述测温探头为NTC(Negative Temperature Coefficient，负温度系数)热敏电阻。

一种超声波流量计，包括从探头流量传感器、显示器以及所述的超声波流量传感器，所述从探头流量传感器与所述超声波流量传感器的从探头信号线连接，所述显示器与所述超声波流量传感器的串口信号线连接。

可以理解，其中所使用的术语“第一”、“第二”等在本文中用于区分对象，但这些对象不受这些术语限制。

本实用新型的有益效果在于：

所述超声波流量传感器，通过在外壳体内设置测温探头，能够对流体温度进行测量，换能元件通过连接线与PCB板连接，且测温探头的引出线也与PCB板连接，进行测量时，PCB板能够捕捉换能元件的超声波信号并运算处理转换为数字式流量信号，同时跟据测温探头测得的流体温度信息对不同温度下的流体流量进行补偿，测量精度高，通过在测温探头的外侧设置导热单元，能够更快地将超声波流量计管体中的流体温度传导至测温探头，提高测温探头的灵敏度，进一步提高测量精度。所述超声波流量传感器，能够避免在超声波流量计的管体中开孔装配测温探头，使得超声波流量计的管体设计更加简单，也能够避免测温探头插入超声波流量计的管体内部对流场造成影响，测量精度高，结构简单。

所述超声波流量计，包括所述超声波流量传感器，具备所述超声波流量传感器的技术效果，测量精度高，结构简单。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的超声波流量传感器的爆炸结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的超声波流量传感器的剖面结构示意图。

附图标记说明：

10、外壳体，12、底座壳体，122、安装板，14、基座壳体，142、凸台，20、换能元件，30、测温探头，32、头部，34、引出线，40、连接线，50、PCB板，60、导热元件，70、灌封胶层，80、缓冲垫，90、第一双面胶贴，100、第二双面胶贴，110、串口信号线，120、从探头信号线，1、从探头流量传感器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、图2所示，一种超声波流量传感器，包括外壳体10以及设置在所述外壳体10内的换能元件20、测温探头30、连接线40和PCB板50，所述连接线40连接所述换能元件20和所述PCB板50，所述测温探头30的引出线34与所述PCB板50连接，所述测温探头30的头部32外侧设有导热元件60。本实施例中，所述换能元件20为换能晶体。所述测温探头30为能够测量温度的温度传感器，优选为NTC热敏电阻。NTC热敏电阻的测温精度可达到1℃以上，温度测量范围较宽，可为-40℃～300℃，且价格低廉，能够有效提高本实施的超声波流量传感器的测量精度，提高工作温度上限，且降低生产成本。所述PCB板50上集成有流量运算处理电路系统，能够将捕捉到的超声波信号经过运算处理转换为数字式流量信号，同时跟据测温探头30测得的温度信息对不同温度下的流体流量进行补偿。

所述超声波流量传感器，通过在外壳体10内设置测温探头30，能够对流体温度进行测量，换能元件20通过连接线40与PCB板50连接，且测温探头30的引出线34也与PCB板50连接，进行测量时，PCB板50能够捕捉换能元件20的超声波信号并运算处理转换为数字式流量信号，同时跟据测温探头30测得的流体温度信息对不同温度下的流体流量进行补偿，测量精度高，通过在测温探头30的外侧设置导热单元，能够更快地将超声波流量计管体中的流体温度传导至测温探头30，提高测温探头30的灵敏度，进一步提高测量精度。所述超声波流量传感器，能够避免在超声波流量计的管体中开孔装配测温探头，使得超声波流量计的管体设计更加简单，也能够避免测温探头插入超声波流量计的管体内部对流场造成影响，测量精度高，结构简单。

进一步的，所述超声波流量传感器还包括灌封胶层70，所述外壳体10包括底座壳体12以及与所述底座壳体12密封连接的基座壳体14，所述底座壳体12靠近所述基座壳体14的第一端设有第一安装腔体，所述换能元件20设置在所述第一安装腔体中，所述基座壳体14远离所述底座壳体12的第一端设有第二安装腔体，所述PCB板50设置在所述第二安装腔体中，所述灌封胶层70设置在所述基座壳体14的第一端，将所述PCB板50密封在所述基座壳体14内。采用上述结构，换能元件20设置在底座壳体12内并通过基座壳体14实现密封，PCB板50设置在基座壳体14内并通过灌封胶层70实现密封，通过将外壳体10分为底座壳体12与基座壳体14，基座壳体14可以作为主要的承压壳体，而底座壳体12则可以设置地较薄，进而提高换能元件20的灵敏度，提高本实施例的超声波流量传感器的检测精度。本实施例中，所述底座壳体12可以采用不锈钢制造，所述基座壳体14可以采用塑料基座制造。

进一步的，所述测温探头30的头部32位于所述换能元件20与所述底座壳体12的侧壁之间，所述基座壳体14上设有过线孔，所述测温探头30的引出线34穿过所述过线孔与所述PCB板50连接。采用上述结构，测温探头30可以设置在换能元件20与底座壳体12之间的间隙中，不会增大本实施例的超声波流量传感器的整体体积，且安装便捷。本实施例中，所述导热元件60为导热硅脂，所述导热元件60包覆所述测温探头30的头部32，并填补所述测温探头30的头部32与所述换能元件20、所述底座壳体12侧壁之间的间隙。采用上述结构，导热元件60能够起到较好的导热作用，且也能对测温探头30起到固定作用，保证测温探头30可靠地安装在所述底座壳体12内。

本实施例中，所述基座壳体14的第二端设有用于伸入所述第一安装腔体内的凸台142，所述凸台142上设有与所述换能元件20匹配的第三安装腔体以及与所述测温探头30的头部32匹配的避让缺口，所述换能元件20位于所述第三安装腔体中，所述底座壳体12的第一端边缘设有与所述基座壳体14的第一端匹配的安装板122，所述底座壳体12的第一端与所述基座壳体14的第二端密封连接。采用上述结构，基座壳体14的第二端能够形成阶梯面，所述底座壳体12的第一端能够形成与基座壳体14的第二端匹配的阶梯面，基座壳体14与底座壳体12安装便捷，密封连接接触面积较大，密封性能更为可靠；并且凸台142能够倒扣在底座壳体12上，所述第三安装腔体还能够对换能元件20进行定位和固定。本实施例中，所述底座壳体12与所述基座壳体14通过胶封连接，密封性能好，连接可靠。

本实施例中，所述超声波流量传感器还包括缓冲垫80，所述缓冲垫80设置在所述第三安装腔体中，且所述缓冲垫80位于所述换能元件20与所述基座壳体14之间。采用上述结构，缓冲垫80能够起到缓冲作用，有效保护换能元件20。所述超声波流量传感器还包括第一双面胶贴90，所述第一双面胶贴90的一个侧面粘贴在所述第一安装腔体的底面上，所述换能元件20粘贴在所述第一双面胶贴90的另一个侧面上。换能元件20通过第一双面胶贴90固定在底座壳体12上，固定可靠，安装方便。所述超声波流量传感器还包括第二双面胶贴100，所述第二双面胶贴100的一个侧面粘贴在所述第二安装腔体的底面上，所述PCB板50粘贴在所述第二双面胶贴100的另一个侧面上。采用上述结构，第二双面胶贴100能够将所述PCB板50预固定在基座壳体14上，保证PCB板50的可靠安装，且也便于在基座壳体14的第一端设置所述灌封胶层70。

本实施例中，所述超声波流量传感器还包括串口信号线110和从探头信号线120，所述串口信号线110的一端与所述PCB板50连接，所述串口信号线110的另一端用于连接显示器，所述从探头信号线120的一端与所述PCB板50连接，所述从探头信号线120的另一端用于连接从探头流量传感器1。通过设置串口信号线110，能够将检测到的数据传输至显示器上进行显示；通过设置从探头信号线120，用于与从探头流量传感器1连接，进而，本实施例的超声波流量传感器与从探头流量传感器1一起使用以起到发射接收的作用。

本实施例所述的超声波流量传感器，通过在外壳体10内部设置测温探头30，且设置测温探头30的引出线34与PCB板50连接，能够对流体温度进行测量反馈以实现温度补偿，有效提高了高温条件下的测量精度，避免了在超声波流量计的管体中开孔装配测温探头，使超声波流量计的管体设计更加简单，且避免了测温探头插入超声波流量计的管体内部对流场造成的影响，提高了超声波流量计的工作温度上限，精度更高，可靠性更加优良，产品的适用性广。

一种超声波流量计，包括从探头流量传感器1、显示器以及所述的超声波流量传感器，所述从探头流量传感器1与所述超声波流量传感器的从探头信号线120连接，所述显示器与所述超声波流量传感器的串口信号线110连接。所述超声波流量计，包括所述超声波流量传感器，具备所述超声波流量传感器的技术效果，测量精度高，结构简单，适用范围广泛、可靠性高，可用于超声波水表、超声波热表中。本实施例中，所述从探头流量传感器1的结构与所述超声波流量传感器的结构基本相同，所述从探头流量传感器1内没有设置PCB板50，所述从探头流量传感器1的换能元件20通过从探头信号线120与所述超声波流量传感器的PCB板50连接，进而通过PCB板50控制本实施例的超声波流量传感器与从探头流量传感器，实现流量的测量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。